DE69026412T2

DE69026412T2 - Apparatus for crushing stones

Info

Publication number: DE69026412T2
Application number: DE69026412T
Authority: DE
Inventors: Ichiro Ogura
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-02-28
Filing date: 1990-02-28
Publication date: 1996-09-19
Anticipated expiration: 2010-03-01
Also published as: DE69026412D1; JPH02224753A; US5046483A; EP0385751B1; EP0385751A2; EP0385751A3; JP3011414B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Apparat zum Zertrümmern von Steinen, nämlich von der Art, mit welcher ein in einem menschlichen Körper eines Patienten befindlicher Stein mittels einer Zertrümmerungsenergie einer von außen her einwirkenden Stoßwelle zertrümmert wird.The present invention relates to an apparatus for crushing stones, namely of the type with which a stone located in a human body of a patient is crushed by means of a crushing energy of an externally acting shock wave.

Die Zertrümmerungsenergie einer Stoßwelle zum Zertrümmern eines oder mehrerer Steine in einem menschlichen Körper nutzende Steinzertrümmerungsapparate (Lithotripsieapparate) sind als Geräte zum Behandeln einer durch Nieren- oder Gallenstein(e) hervorgerufenen Erkrankung ohne chirurgische Operation entwickelt worden. Bei einem solchen Apparat wird mittels elektrischem Lichtbogen oder Ultraschallschwingung eine Stoßwelle generiert; ein in einem menschlichen Körper befindlicher Stein wird zum Zertrümmern desselben mit der Stoßwelle bestrahlt bzw. beaufschlagt. Für die wirksame Beaufschlagung des Steins mit der Stoßwelle ist es erforderlich, daß sich in einer Ausbreitungsstrecke der Stoßwelle (d.h. zwischen einem Stoßwellengenerator und der Körperoberfläche eines Patienten) keine Luftschicht befindet. Die Luftschicht behindert nämlich die Ausbreitung der Stoßwelle im (in den) menschlichen Körper, weil die Stoßwelle durch die Luftschicht reflektiert wird. Dem obigen Erfordernis kann durch Füllen der Ausbreitungsstrecke mit einem flüssigen Medium, z.B. Wasser, entsprochen werden. Für die Realisierung dieser Maßnahme sind zwei spezifische Methoden bekannt. Gemäß einer ersten Methode wird ein Stoßwellengenerator in einer mit Wasser gefüllten Badewanne plaziert. Ein Patient wird in die Badewanne gelegt. In diesem Zustand wird eine Stoßwelle durch das Wasser zum Patienten hin abgestrahlt. Gemäß einer zweiten Methode wird ein mit dem flüssigen Medium gefüllter expandierbarer Behälter, z.B. ein Gummisack, an der Vorderseite eines Stoßwellengenerators angeordnet. Beim Abstrahlen der Stoßwelle wird der Behälter in inniger Berührung mit dem Körper eines Patienten gebracht. Der Stoßwellengenerator und der Behälter bilden einen sog. Applikator. Bei der zweiten Methode braucht der Patient nicht in die Badewanne gelegt zu werden. Demzufolge sind mentale und physische Belastung eines Patienten verringert.Stone-breaking machines (lithotripsy machines) which use the crushing energy of a shock wave to crush one or more stones in a human body have been developed as devices for treating a disease caused by kidney or gallstone(s) without surgical operation. In such a device, a shock wave is generated by means of an electric arc or ultrasonic vibration; a stone in a human body is irradiated or impacted with the shock wave to crush it. In order for the stone to be effectively impacted with the shock wave, it is necessary that there is no air layer in a propagation path of the shock wave (ie between a shock wave generator and the body surface of a patient). The air layer hinders the propagation of the shock wave in (into) the human body because the shock wave is reflected by the air layer. The above requirement can be met by filling the propagation path with a liquid medium, e.g. water. Two specific methods are known for implementing this measure. According to a first method, a shock wave generator is placed in a bathtub filled with water. A patient is placed in the bathtub. In this state, a shock wave is emitted through the water towards the patient. According to a second method, an expandable container filled with the liquid medium, e.g. a rubber bag, is placed at the front of a shock wave generator. When the shock wave is emitted, the container is brought into intimate contact with the patient's body. The shock wave generator and the container form a so-called applicator. With the second method, the patient does not need to be placed in the bathtub. Consequently, the mental and physical stress on a patient is reduced.

Zweckmäßig ist oder wird der Applikator über einem auf einem Bett liegenden Patienten angeordnet, da in diesem Fall nämlich die Richtung der Stoßwellenabstrahlung einfach geprüft werden kann und eine Betätigung des Applikators ähnlich ist wie im Fall eines herkömmlichen medizinischen Geräts, z.B. eines Röntgengeräts und Ultraschalldiagnosegeräts; eine solche Anordnung des Applikators über dem Patienten macht den Applikator für einen Operateur, z.B. einen Arzt, leicht zugänglich. Wenn der über dem Patienten angeordnete Applikator zum Fokussieren des Stoßwellengenerators auf den Stein positioniert ist oder wird, kann ein Operateur versehentlich den Applikator zu weit abwärts bewegen oder eine zu große Menge an flüssigem Medium in den Applikator einführen. Als Folge davon wird der Patient (zu) fest an das Bett bzw. die Liege gepreßt. Mit anderen Worten: wenn die Stellung des Applikators und die Flüssigkeitsmenge jeweils einwandfrei sind, kann der Patient in bequemem Zustand der Behandlung unterworfen werden, ohne daß er das Gewicht des Applikators und der Flüssigkeit spürt. Wenn diese Faktoren jedoch unzweckmäßig sind, wird der Patient durch den Applikator fest auf das Bett bzw. die Liege gedrückt. Unter diesen Bedingungen fühlt sich der Patient unbequem; im Extremfall hat er Schwierigkeiten beim Atmen, und er kann durch einen übermäßigen, auf ihn einwirkenden Druck einen Bruch erleiden.The applicator is or will be conveniently arranged above a patient lying on a bed, since in this case the direction of the shock wave radiation can be easily checked and operation of the applicator is similar to that in the case of a conventional medical device, e.g. an X-ray machine and ultrasound diagnostic device; such an arrangement of the applicator above the patient makes the applicator easily accessible to an operator, e.g. a doctor. If the applicator arranged above the patient is or will be positioned to focus the shock wave generator on the stone, an operator may inadvertently move the applicator too far downwards or introduce too large a quantity of liquid medium into the applicator. As a result, the patient will be (too) firmly pressed against the bed or couch. In other words, if the position of the applicator and the amount of liquid are both correct, the patient can be subjected to the treatment in a comfortable state without feeling the weight of the applicator and the liquid. However, if these factors are inappropriate, the patient is pressed firmly against the bed or couch by the applicator. In these conditions, the patient feels uncomfortable; in extreme cases, he has difficulty breathing and he may suffer a fracture due to excessive pressure exerted on him.

Die EP-A-0 227 929 offenbart einen Apparat zum Zertrümmern von Steinen der Art, bei welcher ein im menschlichen Körper eines Patienten befindlicher Stein mittels einer durch einen Stoßwellengenerator generierten Stoßwelle über ein in einem expandierenden Behälter enthaltenes flüssiges Medium zertrümmert wird. Das flüssige Medium erlaubt die Ausbreitung der Stoßwelle durch es hindurch, und es wird von einer Vorratseinheit her zugeführt. Das im expandierbaren Behälter befindliche flüssige Medium steht mit einem Ausgleichspolster bzw. -puffer für solches Medium in Verbindung.EP-A-0 227 929 discloses an apparatus for breaking up stones of the type in which a stone located in the human body of a patient is broken up by means of a shock wave generated by a shock wave generator via a liquid medium contained in an expanding container. The liquid medium allows the shock wave to propagate through it and is supplied from a storage unit. The liquid medium located in the expandable container is in communication with a compensating cushion or buffer for such medium.

Die "Proceedings of the First International Symposium on Biliary Lithotripsy" (July 1988; Herausgeber: J.T. Ferruci, et al.) offenbaren ein Patientenbehandlungssystem mit einer Ausgestaltung, die dem Mediziner verschiedene Lithotripsiebehandlungsmöglichkeiten bietet. Der Patiententisch ist in Längs- und Querrichtung verschiebbar sowie in der Höhe einstellbar, am Kopfende aufwärts und abwärts neigbar und von einer Seite zur anderen schrägstellbar. Die Längs- und Querverschiebungen werden benutzt, um das Ziel (target) in Position zu bringen. Tisch-Neigung und -Abwinklung (Schrägstellung) ermöglichen dem Mediziner eine Kompensation von anatomischen Abweichungen, um das Ziel in eine optimale Behandlungsposition zu bringen. Stoßwellengeneratoreinrichtungen generieren Stoßwellen, die sich durch ein druckgeregeltes, expandierbares Wasserkissen ausbreiten. Die lotrechte Lage der Stoßwellengeneratoreinrichtungen und des Wasserkissens kann durch Drehung längs eines C-Arms variiert werden.The "Proceedings of the First International Symposium on Biliary Lithotripsy" (July 1988; Editor: JT Ferruci, et al.) discloses a patient treatment system with a design that offers the physician various lithotripsy treatment options. The patient table can be moved longitudinally and transversely, is height-adjustable, tilts up and down at the head end, and can be tilted from side to side. The longitudinal and transverse movements are used to position the target. Table tilt and angulation (inclination) allow the physician to compensate for anatomical deviations in order to position the target in an optimal treatment position. Shockwave generator devices generate shockwaves that spread through a pressure-controlled, expandable water cushion. The vertical position of the shockwave generator devices and the water cushion can be varied by rotating them along a C-arm.

Aufgabe dieser Erfindung ist damit die Schaffung eines Apparats zum Zertrümmern von Steinen, welcher einen Patienten vor einem übermäßigen, auf ihn einwirkenden Druck schützt (bewahrt), auch wenn der Applikator, die Absaugpumpe und/oder die Speisewasserpumpe unsachgemäß arbeitet (arbeiten) und/oder fehlerhaft betrieben wird (werden).The object of this invention is therefore to create an apparatus for breaking up stones which protects a patient from excessive pressure acting on him, even if the applicator, the suction pump and/or the feed water pump work improperly and/or are operated incorrectly.

Gegenstand der Erfindung ist ein Apparat zum Zertrümmern von Steinen, wie in einem menschlichen Körper eines Patienten befindliche Steine, mittels Stoßwellen, welcher Apparat umfaßt: einen Stoßwellengenerator zum Erzeugen von Stoßwellen, die sich durch ein flüssiges Medium in einem expandierbaren Behälter ausbreiten, welches flüssige Medium eine Ausbreitung der Stoßwelle(n) durch es hindurch zuläßt und von einer Vorratseinheit zugeführt wird, eine Einrichtung zum lotrechten Bewegen des Stoßwellengenerators und des Behälters über dem Patienten, eine Druckdetektiereinrichtung zum Detektieren bzw. Messen des Drucks im Behälter, eine Flüssigkeitssteuereinrichtung, die dann, wenn der gemessene Druck eine Vorgabegröße übersteigt, das flüssige Medium aus dem Behälter zur Vorratseinheit abläßt, bis der gemessene Druck unter die Vorgabegröße fällt, und eine Einrichtung zum Erzeugen eines Alarmsignals während einer Periode, in welcher der gemessene Druck die Vorgabegröße übersteigt.The invention relates to an apparatus for breaking up stones, such as stones in a human body of a patient, by means of shock waves, which apparatus comprises: a shock wave generator for generating shock waves which propagate through a liquid medium in an expandable container, which liquid medium allows the shock wave(s) to propagate through it and is supplied from a storage unit, a device for moving the shock wave generator and the container vertically above the patient, a pressure detection device for detecting or measuring the pressure in the container, a liquid control device which, when the measured pressure exceeds a predetermined value, draining medium from the container to the storage unit until the measured pressure falls below the preset value, and means for generating an alarm signal during a period in which the measured pressure exceeds the preset value.

Vorteilhaft dabei ist, daß die Flüssigkeitssteuereinrichtung die Zuspeisung des flüssigen Mediums beendet, wenn der gemessene Druck während der Zuspeisung des flüssigen Mediums von der Vorratseinheit zum Behälter eine Vorgabegröße übersteigt.The advantage here is that the liquid control device stops the supply of the liquid medium if the measured pressure during the supply of the liquid medium from the storage unit to the container exceeds a preset value.

Da der Applikator hermetisch bzw. luftdicht verschlossen ist, wirkt ein Druck im Applikator, speziell ein Druck in einem oberen Teil des flüssigen Mediums im Applikator als ein negativer Druck (Unterdruck) entsprechend einer Tiefe des flüssigen Mediums, wenn der Apparat für Steinzertrümmerung betätigt wird. Wenn unter diesen Bedingungen der Applikator an den Patienten angepreßt oder eine Menge des flüssigen Mediums vergrößert wird, steigt der im Applikator herrschende Druck an, und er neigt zu einem Übergang auf einen positiven Druck (Überdruck). Die "Vorgabegröße" ist ein Druckwert, bei dem ein Patient in unbequemer Weise das Gewicht des Applikators zu spüren beginnt. Wenn der Druck im Applikator über dem Vorgabewert liegt, wird zur Drucksenkung das flüssige Medium aus dem Applikator abgelassen. Bei Zuspeisung des flüssigen Mediums zum Applikator wird die Flüssigkeitszuspeisung beendet, wenn das Ablassen der Flüssigkeit beginnt. Die Probleme des unbequemen oder unangenehmen Gefühls und des Beengungsgefühls (des Patienten) werden damit erfolgreich ausgeschaltet.Since the applicator is hermetically sealed, a pressure in the applicator, especially a pressure in an upper part of the liquid medium in the applicator, acts as a negative pressure (negative pressure) corresponding to a depth of the liquid medium when the stone crushing device is operated. Under these conditions, when the applicator is pressed against the patient or an amount of the liquid medium is increased, the pressure in the applicator increases and tends to turn into a positive pressure (positive pressure). The "set value" is a pressure value at which a patient begins to feel the weight of the applicator in an uncomfortable manner. When the pressure in the applicator is above the set value, the liquid medium is drained from the applicator to reduce the pressure. When the liquid medium is supplied to the applicator, the liquid supply is stopped when the draining of the liquid begins. The problems of uncomfortable or unpleasant feeling and the feeling of constriction (of the patient) are thus successfully eliminated.

Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung angegeben und sind zum Teil aus der Beschreibung offensichtlich oder lassen sich bei der praktischen Ausführung der Erfindung erkennen. Die Aufgaben und Vorteile der Erfindung lassen sich mit Hilfe der speziell in den anhängenden Ansprüchen hervorgehobenen Einzelheiten und Kombinationen realisieren und erzielen.Additional objects and advantages of the invention will be set forth in the description which follows, and in part will be obvious from the description, or may be learned by practice of the invention. The objects and advantages of the invention may be realized and attained by means of the details and combinations particularly pointed out in the appended claims.

Ein besseres Verständnis dieser Erfindung ergibt sich aus der folgenden genauen Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen zeigen:A better understanding of this invention will be obtained from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings in which:

Fig. 1 in schematischer Blockschaltbildform eine Anordnung eines Apparats für Steinzertrümmerung gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung,Fig. 1 shows in schematic block diagram form an arrangement of an apparatus for stone crushing according to an embodiment of this invention,

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm einer Folge von Steuerschritten einer Steuerschaltung beim Apparat nach Fig. 1 undFig. 2 is a flow chart of a sequence of control steps of a control circuit in the apparatus according to Fig. 1 and

Fig. 3A bis 3D zusammen ein Zeitsteuerdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise des Apparats nach Fig. 1.Fig. 3A to 3D together form a timing diagram for explaining the operation of the apparatus of Fig. 1.

Nachstehend ist eine bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.A preferred embodiment of this invention is described below with reference to the accompanying drawings.

Fig. 1 zeigt in schematischer Blockschaltbildform eine Anordnung eines Apparats für Steinzertrümmung gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung. Gemäß dieser Figur umfaßt der Applikator 10 einen rohrförmigen Halter 11, der an seiner Unterseite (in der Zeichnung gesehen) offen ist, einen Stoßwellengenerator 12 und einen expandierbaren Gummisackbehälter 13. Der Generator 12 ist als sphärische Schale mit einer Anzahl von konzentrisch angeordneten, ringförmigen piezoelektrischen Elementen unterschiedlicher Durchmesser geformt. Der Generator 12 ist am Halter 11 so angebracht, daß er dessen Öffnung verschließt. Der Gummisackbehälter 13 umfaßt einen Balgen bzw. Faltenbalg 14 und eine dünne Kontaktfolie 15, die mit der Körperoberfläche eines auf einem Bett bzw. einer Liege 20 liegenden Patienten 21, wenn dieser der medizinischen Behandlung unterzogen wird, in Berührung gelangt. Die Oberseite des Balgens 14 ist vor dem Stoßwellengenerator 12 angeordnet und wird vom Halter 11 getragen. Die dünne Kontaktfolie 15, zum Beispiel eine Gummifolie, ist an der Unterseite des Balgens 14 befestigt. Das Innere des Behälters 13, d.h. ein durch den Stoßwellengenerator 12, den Balgen 14 und die Kontaktfolie 15 festgelegter Raum, ist mit einem flüssigen Medium 16, das eine Ausbreitung einer Stoßwelle zuläßt, gefüllt. Die Flüssigkeit 16 besteht vorzugsweise aus entgastem Wasser. Bei der Durchführung einer Behandlung veranlaßt ein Operateur, zum Beispiel ein Arzt, die Emission einer Stoßwelle an einer Konsole bzw. einem Bedienpult 18. Durch den entsprechenden Eingabe-Befehl wird eine Treiberschaltung 17 angesteuert, um an den Stoßwellengenerator 12 eine Impulsspannung anzulegen. In Abhängigkeit vom Impuls generiert oder emittiert der Stoßwellengenerator 12 eine Stoßwelle. Die Stoßwelle breitet sich durch das flüssige Medium 16 und die Kontaktfolie 15 hindurch aus und trifft auf einen in einem menschlichen Körper des Patienten 21 befindlichen Stein 22.Fig. 1 shows in schematic block diagram form an arrangement of an apparatus for stone crushing according to an embodiment of this invention. According to this figure, the applicator 10 comprises a tubular holder 11 which is open at its bottom (as seen in the drawing), a shock wave generator 12 and an expandable rubber bag container 13. The generator 12 is shaped as a spherical shell with a number of concentrically arranged, annular piezoelectric elements of different diameters. The generator 12 is attached to the holder 11 so as to close the opening thereof. The rubber bag container 13 comprises a bellows 14 and a thin contact foil 15 which comes into contact with the body surface of a patient 21 lying on a bed 20 when the patient is undergoing medical treatment. The top of the bellows 14 is arranged in front of the shock wave generator 12 and is carried by the holder 11. The thin contact foil 15, for example a rubber foil, is attached to the bottom of the bellows 14. The interior of the container 13, ie a space defined by the shock wave generator 12, the bellows 14 and the contact foil 15, is filled with a liquid medium 16 that allows a shock wave to propagate. The liquid 16 preferably consists of degassed water. When carrying out a treatment, an operator, for example a doctor, initiates the emission of a shock wave on a console or control panel 18. The corresponding input command controls a driver circuit 17 in order to apply a pulse voltage to the shock wave generator 12. Depending on the pulse, the shock wave generator 12 generates or emits a shock wave. The shock wave propagates through the liquid medium 16 and the contact foil 15 and hits a stone 22 located in a human body of the patient 21.

Der Halter 11 ist mittels eines Tragarms 23 mit einem Applikator-Versteller 24 gekoppelt. In Abhängigkeit von einem am Bedienpult 18 eingegebenen Befehl bewegt der Versteller 24 den Applikator 10 lotrecht in Richtung eines (Doppel-)Pfeils. An den Gummisack 13 ist das eine Ende eines Rohrs 25 angeschlossen, das in seinem Mittelbereich mittels einer Verzweigungseinrichtung 26 in Zweigrohre 25A und 25B gegabelt ist. In die Zweigrohre 25A und 25B sind eine Absaugpumpe 27 bzw. eine Speisewasserpumpe 28 eingeschaltet. Die von den mit der Verzweigungseinrichtung 26 verbundenen Enden abgewandten Enden der Zweigrohre 25A und 25B sind jeweils (unter Herstellung einer Verbindung) an einen Tank 29 angeschlossen, der entgastes Wasser als flüssiges Medium 16 enthält.The holder 11 is coupled to an applicator adjuster 24 by means of a support arm 23. Depending on a command entered on the control panel 18, the adjuster 24 moves the applicator 10 vertically in the direction of a (double) arrow. One end of a pipe 25 is connected to the rubber bag 13, which is forked in its middle area into branch pipes 25A and 25B by means of a branching device 26. A suction pump 27 and a feed water pump 28 are connected to the branch pipes 25A and 25B. The ends of the branch pipes 25A and 25B facing away from the ends connected to the branching device 26 are each connected (by establishing a connection) to a tank 29, which contains degassed water as the liquid medium 16.

Ein Druckübertragungsrohr 30 ist am einen Ende an der Oberseite des Gummisackbehälters 13 mit dessen Innerem verbunden und an seinem anderen Ende an einen Drucksensor 31 angeschlossen. Der Drucksensor 31 generiert ein elektrisches Signal, dessen Amplitude vom Druck innerhalb des Rohrs 30, d.h. vom Druck innerhalb des Behälters 13 abhängt. Der Drucksensor 31 kann ein beliebiger geeigneter, an sich bekannter Halbleiter-Drucksensor sein. Ein Ausgangssignal des Sensors 31 wird durch einen A/D-Wandler (ADC) 32 digital umgesetzt und einer Zentraleinheit (CPU) 33 eingespeist. Die Zentraleinheit 33 vergleicht ein digitales Ausgangssignal des A/D- Wandlers 32 (das einen durch den Sensor 31 gemessenen Druck angibt). Auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses sowie der Einschalt- und Abschaltzustände der Pumpen 27 und 28 steuert die Zentraleinheit 33 über eine Schnittstelle (I/F) 34 Pumpentreiber 35 und 36 zum Ansteuern der Absaugpumpe 27 bzw. der Speisewasserpumpe 28 an.A pressure transmitting pipe 30 is connected at one end to the top of the rubber bag container 13 and at its other end to a pressure sensor 31. The pressure sensor 31 generates an electrical signal whose amplitude depends on the pressure inside the pipe 30, i.e. the pressure inside the container 13. The pressure sensor 31 may be any suitable semiconductor pressure sensor known per se. An output signal of the sensor 31 is digitally converted by an analog-to-digital converter (ADC) 32 and fed to a central processing unit (CPU) 33. The central processing unit 33 compares a digital output signal of the A/D converter 32 (indicating a pressure measured by the sensor 31). Based on the comparison result as well as the switch-on and switch-off states of the pumps 27 and 28, the central unit 33 controls pump drivers 35 and 36 via an interface (I/F) 34 to control the suction pump 27 and the feed water pump 28 respectively.

In Fig. 2 ist ein Steuerablauf der Zentraleinheit 33 dargestellt. Zu Beginn der Behandlung ruft die Zentraleinheit (CPU) 33 durch den Sensor 31 gesammelte oder gewonnene Druckdaten ab, d.h. sie liest ein vom A/D-Wandler 32 ausgegebenes digitales Signal aus (Schritt S1). In einem Schritt S2 prüft die Zentraleinheit 32, ob die Druckdaten eine Vorgabegröße übersteigen. Ist dies der Fall (JA), so prüft die Zentraleinheit, ob die Speisewasserpumpe 28 in Betrieb steht bzw. sich in einem Einschaltzustand befindet (Schritt S3). Selbstverständlich ist der Zentraleinheit 33 der augenblickliche Zustand der Pumpe 28, d.h. Einschalt- oder Abschaltzustand, bekannt. Wenn sich die Pumpe 28 in einem Einschaltzustand befindet, hält die Zentraleinheit 33 ein dem Pumpentreiber 36 zugespeistes Signal zurück, und sie schaltet die Pumpe 28 ab (Schritt S4). Sodann geht sie auf einen Schritt S5 über, in welchem die Zentraleinheit 33 ein Signal zum Pumpentreiber 35 liefert, um die Absaugpumpe 27 einzuschalten bzw. zu aktivieren. Im nächsten Schritt S6 liest die Zentraleinheit 33 wiederum, wie im Schritt S1, einen durch den Drucksensor 31 gemessenen Druck aus, und sie prüft in einem Schritt S7, ob der Druck die Vorgabegröße übersteigt. Ist letzteres der Fall (JA), so kehrt die Zentraleinheit 33 zum Schritt S6 zurück. Im anderen Fall (NEIN) geht sie auf einen Schritt S8 über. In diesem Schritt stoppt die Zentraleinheit 33 die Signalzuspeisung zum Pumpentreiber 35, um dadurch die Absaugpumpe 27 abzuschalten. Im Anschluß an den Schritt S8 kehrt die Zentraleinheit 33 zum Schritt S1 zurück, um eine ähnliche Folge von Verarbeitungen zu wiederholen.Fig. 2 shows a control sequence of the central unit 33. At the start of the treatment, the central unit (CPU) 33 retrieves pressure data collected or obtained by the sensor 31, ie it reads a digital signal output by the A/D converter 32 (step S1). In a step S2, the central unit 32 checks whether the pressure data exceeds a preset value. If this is the case (YES), the central unit checks whether the feed water pump 28 is in operation or in an on state (step S3). Of course, the central unit 33 knows the current state of the pump 28, ie on or off state. If the pump 28 is in an on state, the central unit 33 withholds a signal fed to the pump driver 36 and switches the pump 28 off (step S4). It then goes to a step S5 in which the central unit 33 delivers a signal to the pump driver 35 to switch on or activate the suction pump 27. In the next step S6, the central unit 33 again reads a pressure measured by the pressure sensor 31, as in step S1, and checks in a step S7 whether the pressure exceeds the preset value. If the latter is the case (YES), the central unit 33 returns to step S6. If not (NO), it goes to a step S8. In this step, the central unit 33 stops the signal feed. to the pump driver 35 to thereby turn off the suction pump 27. Following step S8, the central processing unit 33 returns to step S1 to repeat a similar sequence of processing.

Eine Arbeitsweise des Steinzertrümmerungsapparats mit dem angegebenen Aufbau ist nachstehend anhand der Fig. 3A bis 3D beschrieben. Dabei zeigen Fig. 3A eine Anderung des durch den Sensor 31 gemessenen Drucks "P" innerhalb des Behälters 13, Fig. 3B eine Änderung der Höhe "H" der Kontaktfolie 15, Fig. 3C Einschalt- und Abschaltzustände der Absaugpumpe 27 und Fig. 3D Einschalt- und Abschaltzustände der Speisewasserpumpe 28.A method of operation of the stone crushing device with the specified structure is described below using Fig. 3A to 3D. Fig. 3A shows a change in the pressure "P" measured by the sensor 31 inside the container 13, Fig. 3B shows a change in the height "H" of the contact foil 15, Fig. 3C shows the switch-on and switch-off states of the suction pump 27 and Fig. 3D shows the switch-on and switch-off states of the feed water pump 28.

Fig. 1 veranschaulicht die Art und Weise der Zertrümmerung des Nierensteins 22 mittels des beschriebenen Steinzertrümmerungsapparats. Wie dargestellt, liegt der Patient 21 mit dem Gesicht nach unten auf der Liege 20. Der Applikator 10 wird im voraus mittels des Applikator-Verstellers 24 über einer Niere des Patienten 21 positioniert. Vor der Behandlung befindet sich die dünne Kontaktfolie 15 nicht mit dem Patienten 21 in Berührung. In diesem Zustand ist unter der dünnen Kontaktfolie 15 ein Zwischenraum vorhanden. Der Drucksensor 31 detektiert oder mißt somit einen negativen Druck (Unterdruck). Dieser Zustand dauert bis zum Zeitpunkt t1 an, zu dem der Appukator 10 mittels des Verstellers 24 abgesenkt und mit dem Patienten 21 in Berührung gebracht wird.Fig. 1 illustrates the manner of breaking up the kidney stone 22 using the stone breaking apparatus described. As shown, the patient 21 lies face down on the couch 20. The applicator 10 is positioned in advance over a kidney of the patient 21 using the applicator adjuster 24. Before treatment, the thin contact foil 15 is not in contact with the patient 21. In this state, there is a gap under the thin contact foil 15. The pressure sensor 31 thus detects or measures a negative pressure (vacuum). This state lasts until time t1, at which the applicator 10 is lowered using the adjuster 24 and brought into contact with the patient 21.

Wenn die Kontaktfolie 15 zum Zeitpunkt t1 den Patienten 21 kontaktiert, steigt der durch den Sensor 31 detektierte Druck innerhalb des Behälters 13 allmählich oder fortlaufend an, um zu einem Zeitpunkt t2 eine Vorgabegröße "X" zu erreichen. Die Vorgabegröße "X" entspricht einem Druck, d.h. 0 kg/cm², bei welchem der Patient 21 in unangenehmer Weise den durch den Applikator 10 ausgeübten Druck oder das Gewicht des flüssigen Mediums 16 zu spüren beginnt. Wenn der Druck zum Zeitpunkt t2 die Vorgabegröße "X" erreicht, aktiviert die Zentraleinheit 33 die Absaugpumpe 27 zur Einleitung eines Absaugens der Flüssigkeit 6 aus dem Gummisackbehälter 13 zum Tank 29. Daraufhin wird der Druck im Behälter 13 allmählich oder fortlaufend verringert. Zu einem Zeitpunkt t3 sinkt der Druck unter die Vorgabegröße "X"; daraufhin schaltet die Zentraleinheit 33 die Absaugpumpe 27 wieder ab. Aufgrund dieser Betätigungen spürt der Patient 21 nur in geringem Maße das Gewicht des Applikators 10, so daß er unter bequemen Bedingungen der Behandlung unterworfen werden kann.When the contact foil 15 contacts the patient 21 at time t1, the pressure detected by the sensor 31 within the container 13 gradually increases or continuously to reach a set value "X" at a time t2. The set value "X" corresponds to a pressure, ie 0 kg/cm², at which the patient 21 begins to feel the pressure exerted by the applicator 10 or the weight of the liquid medium 16 in an uncomfortable manner. When the pressure reaches the set value "X" at time t2, the central unit 33 activates the suction pump 27 to initiate suction of the liquid 6 from the rubber bag container 13 to the tank 29. The pressure in the container 13 is then gradually or continuously reduced. At a time t3, the pressure drops below the set value "X"; the central unit 33 then switches the suction pump 27 off again. Due to these operations, the patient 21 only feels the weight of the applicator 10 to a small extent, so that he can be subjected to the treatment under comfortable conditions.

Zu einem Zeitpunkt t4 wird in Abhängigkeit von einem durch einen Operateur oder eine Bedienungsperson eingegebenen Befehl der Applikator-Versteller 24 angesteuert, so daß der Applikator 10 hochzufahren beginnt. Zu einem Zeitpunkt t5 trennt sich die Kontaktfolie 15 vom Patienten. Zu einem Zeitpunkt t6 gibt der Operateur bzw. die Bedienungsperson am Bedienpult 18 einen Befehl zum Anfahren der Speisewasserpumpe 28 ein. Daraufhin beginnt die Pumpe 28 zu arbeiten und die Flüssigkeit 16 dem Behälter 13 zuzuspeisen. Demzufolge beginnt der Druck im Behälter 13 anzusteigen. Wenn eine zweckmäßige Menge an Flüssigkeit 16 innerhalb des Behälters 13 erreicht ist, gibt der Operateur bzw. die Bedienungsperson einen Befehl zum Abschalten der Pumpe 28 ein. Infolgedessen wirkt auf den Patienten niemals ein solcher Druck ein, daß sich der Patient irritiert oder unkomfortabel fühlen würde. Wenn der Pumpenabschaltbefehl nicht eingegeben wird, steigt der Behälterdruck weiter an, um zum Zeitpunkt t7 die Vorgabegröße "X" zu übersteigen. Der übermäßige Druck wird über den Sensor 31 und den A/D-Wandler 32 der Zentraleinheit 33 gemeldet (applied). Die Zentraleinheit 33 schaltet daraufhin wieder die Absaugpumpe 27 ein, um den Druck im Behälter 13 zu senken. Wenn in diesem Fall die Speisewasserpumpe 28 zum Zeitpunkt t7 abgeschaltet ist oder wird, wird eine Zeit verkürzt, in welcher der Patient den Druck des Applikators 10 spürt; durch die Verkürzung der Zeitspanne, während welcher der Patient den Druck spürt, werden bessere Ergebnisse erzielt.At a time t4, the applicator adjuster 24 is activated in response to a command entered by a surgeon or operator, so that the applicator 10 begins to move up. At a time t5, the contact foil 15 separates from the patient. At a time t6, the surgeon or operator enters a command to start the feed water pump 28 on the control panel 18. The pump 28 then begins to operate and feed the liquid 16 into the container 13. As a result, the pressure in the container 13 begins to rise. When a suitable amount of liquid 16 is reached within the container 13, the surgeon or operator enters a command to switch off the pump 28. As a result, the patient is never subjected to such a pressure that the patient would feel irritated or uncomfortable. If the pump stop command is not entered, the tank pressure continues to rise to exceed the set value "X" at time t7. The excessive pressure is reported (applied) to the central unit 33 via the sensor 31 and the A/D converter 32. The central unit 33 then turns the suction pump 27 on again to reduce the pressure in the tank 13. In this case, if the feed water pump 28 is or becomes turned off at time t7, a time during which the patient feels the pressure of the applicator 10 is shortened; by shortening the period during which the patient feels the pressure, better results are achieved.

Auf diese Weise schaltet die Zentraleinheit 33 die Absaugpumpe 27 ein, wenn der innerhalb des Behälters 13 herrschende Druck die Vorgabegröße "X" übersteigt, und sie schaltet die Pumpe 27 ab, wenn der Druck unterhalb der Vorgabegröße liegt. Wenn im Falle, daß der Druck die Vorgabegröße übersteigt, die Speisewasserpumpe 28 arbeitet, schaltet die Zentraleinheit 33 die Absaugpumpe 27 ein, während sie gleichzeitig die Speisewasserpumpe 28 abschaltet. Mittels der Steuerungen durch die Zentraleinheit kann der Patient 21 der Behandlung unterzogen werden, während er nicht mit dem unangenehmen Druck vom Applikator 10 her belastet ist. Wenn weiterhin der Applikator-Versteller 24 beispielsweise fehlerhaft betätigt wird oder fehlerhaft arbeitet, kann der Patient 21 vor der davon herrührenden Gefahr geschützt sein. Aufgrund der Steuerungen durch die Zentraleinheit gestalten sich das Positionieren des Applikators 10 durch den Operateur oder die Bedienungsperson und die Einstellung der Menge an flüssigem Medium 16 im Behälter einfach. Auch wenn der Operateur bzw. die Bedienungsperson ständig gezwungen ist, den durch den Applikator auf den Patienten 21 ausgeübten Druck unterhalb einer Vorgabegröße zu halten, wird der Operateur bzw. die Bedienungsperson durch diese Erfindung von einer solchen mentalen Belastung belastet.In this way, the central unit 33 switches on the suction pump 27 when the pressure inside the container 13 exceeds the set value "X" and switches off the pump 27 when the pressure is below the set value. If the feed water pump 28 is operating in the event that the pressure exceeds the set value, the central unit 33 switches on the suction pump 27 while simultaneously switching off the feed water pump 28. By means of the controls by the central unit, the patient 21 can be subjected to the treatment while not being burdened with the unpleasant pressure from the applicator 10. Furthermore, if the applicator adjuster 24 is, for example, operated incorrectly or works incorrectly, the patient 21 can be protected from the danger resulting therefrom. Due to the controls by the central unit, the positioning of the applicator 10 by the surgeon or operator and the Adjusting the amount of liquid medium 16 in the container is easy. Even if the surgeon or operator is constantly forced to keep the pressure exerted by the applicator on the patient 21 below a predetermined value, this invention places such a mental burden on the surgeon or operator.

Bei dieser Ausführungsform generiert die Zentraleinheit (CPU) 33 ein Alarmsignal 37 während einer Periode, in welcher sich der durch den Sensor 31 gemessene Druck oberhalb der Vorgabegröße befindet. Das Alarmsignal 37 wird zum Bedienpult 18 geliefert und mittels einer Anzeigeeinheit 14 am Bedienpult 18 visuell angezeigt. Der Alarm kann (auch) mittels eines Lautsprechers akustisch erzeugt werden. Durch den Alarm wird der Operateur bzw. die Bedienungsperson darauf aufmerksam gemacht, daß auf den Patienten 21 ein unkomfortabler Druck einwirkt, so daß der Operateur bzw. die Bedienungsperson am Bedienpult einen zweckmäßigen Befehl eingeben kann.In this embodiment, the central processing unit (CPU) 33 generates an alarm signal 37 during a period in which the pressure measured by the sensor 31 is above the preset value. The alarm signal 37 is supplied to the control panel 18 and is visually displayed by means of a display unit 14 on the control panel 18. The alarm can (also) be generated acoustically by means of a loudspeaker. The alarm alerts the surgeon or operator that an uncomfortable pressure is being applied to the patient 21, so that the surgeon or operator can enter an appropriate command on the control panel.

Für den Fachmann sind ohne weiteres zusätzliche Vorteile und Abwandlungen offensichtlich. Die Erfindung ist daher in ihren weiteren Aspekten nicht auf die vorliegend dargestellten und beschriebenen spezifischen Einzelheiten und repräsentativen Vorrichtungen beschränkt. Dem Fachmann sind somit verschiedene Abwandlungen möglich, ohne vom Grundgedanken oder Rahmen des allgemeinen Erfindungskonzepts, wie es in den anhängenden Ansprüchen definiert ist, und seinen Äquivalenten abzuweichen.Additional advantages and modifications will be readily apparent to those skilled in the art. The invention, therefore, is not limited in its broader aspects to the specific details and representative devices shown and described herein. Various modifications will thus be possible for those skilled in the art without departing from the spirit or scope of the general inventive concept as defined in the appended claims and its equivalents.

Claims

1. Apparatus for breaking up stones (22), such as stones in a human body of a patient (21), by means of shock waves; which apparatus comprises: a shock wave generator (12) for generating shock waves which propagate through a liquid medium (16) in an expandable container (13), which liquid medium (16) allows the shock wave(s) to propagate through it and is supplied from a storage unit (29), a device (23, 24) for moving the shock wave generator (12) and the container (21) vertically above the patient (21), a pressure detection device (30 - 32) for detecting or measuring the pressure in the container (13), a liquid control device (25 - 27, 33 - 35) which, when the measured pressure exceeds a predetermined value, releases the liquid medium (16) from the container (13) to the storage unit (29) until the measured pressure falls below the setpoint value and means (33, 19) for generating an alarm signal (37) during a period in which the measured pressure exceeds the setpoint value.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the shock wave generator (12) contains a piezoelectric element which generates a shock wave in response to a pulsating voltage or pulse voltage.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the container (13) has a bellows (14), the opening of which is closed by the shock wave generator (12), and a contact foil (15) which closes another opening of the bellows (14) and can be brought into contact with the body surface of the patient (21).

4. Apparatus according to claim 1, characterized in that the pressure detection device comprises a pressure transmission tube (30) which is communicatively connected at one end to the top of the container (13) and a pressure sensor (31) connected to the other end of the tube (30) for generating an electrical signal corresponding to the pressure prevailing in the container (13).

5. Apparatus according to claim 1, characterized in that the liquid control device (25 - 27, 33 - 35) stops the feed of the liquid medium (16) when the measured pressure during the feed of the liquid medium (16) from the storage unit (29) to the container (13) exceeds a preset value.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the liquid control device comprises a pipe (25) which is connected at a first end to the container (13) and is forked in its middle region into two branch pipes (25A, 25B), the second ends of which are connected to the storage unit (29), a first pump connected to one (25A) of the branch pipes (25A, 25B) for discharging or sucking the liquid medium (16) from the container (13) into the storage unit (29) and a second pump (28) connected to the other branch pipe (25B) for feeding the liquid medium from the storage unit (29) into the container (13).

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that when the measured pressure exceeds the preset value, a pump control device (33 - 36) switches on the first pump (27) until the measured pressure falls below the preset value, and then, when the measured pressure exceeds the preset value during the switched-on state of the second pump (28), the pump control device (33 - 36) starts the first pump (27).